Các nhà nghiên cứu đã thực hiện một thí nghiệm đặc biệt, tiêm gen của cá sấu Trung Quốc vào cá nheo Mỹ để tạo ra một loại cá mới với những đặc tính vượt trội.

Vậy những con cá nheo này có điểm gì nổi bật và khác biệt so với những con cá thông thường?

Đây là một con cá nheo Mỹ (Ictalurus punctatus), loài cá thuộc họ cá da trơn, có mối quan hệ gần gũi với cá trê và cá tra ở Việt Nam. Ngoại hình của nó không có gì đặc biệt ngoài thân hình trơn nhẵn, không vảy và cái miệng trề có đầy râu.

Nhưng đừng vội đánh giá qua vẻ bề ngoài. Bên trong, bộ gen của loài cá này đã được bổ sung một đoạn gen từ cá sấu. Các nhà khoa học đã áp dụng kỹ thuật chỉnh sửa gen CRISPR để chèn gen cá sấu mõm ngắn Trung Quốc (Alligator sinensis) vào cá nheo Mỹ.

Câu hỏi đặt ra là: Tại sao các nhà khoa học lại thực hiện một thí nghiệm như vậy?

Trên thực tế, mục tiêu của các nhà nghiên cứu không phải là tạo ra những con cá nheo có răng sắc bén hay khả năng săn mồi giống cá sấu, khiến ai nhìn thấy chúng cũng phải sợ hãi, mà là nghiên cứu các khả năng mới trong khoa học di truyền.

Theo một nghiên cứu mới được công bố trên nền tảng biorxiv, những con cá nheo này đã được tiêm gen cá sấu nhằm nâng cao khả năng miễn dịch và chống lại các bệnh tật.

Cứ 10 con cá da trơn sinh ra thì có đến 4 con chết vì nhiễm trùng.

Hoa Kỳ là quốc gia có nhu cầu tiêu thụ cá rất lớn, đặc biệt là các loài cá da trơn như cá tra, cá basa và cá nheo. Năm 2021, các trang trại thủy sản ở Mỹ đã nuôi tới 139 triệu kg cá da trơn, nhưng vẫn phải nhập khẩu thêm cá từ các quốc gia khác.

" Tính trung bình, 60-70% các hoạt động nuôi trồng thủy sản tại Hoa Kỳ đều tập trung vào việc sản xuất cá da trơn. ", tiến sĩ Rex Dunham, chuyên gia di truyền học động vật tại Đại học Auburn, Alabama cho biết.

" Mỗi năm, hàng triệu con cá da trơn được nuôi tại Hoa Kỳ, tuy nhiên, hàng triệu con trong số đó lại chết vì các bệnh nhiễm trùng. "

Các nhà khoa học ước tính rằng chỉ có 60% trứng cá da trơn có thể sống sót và trưởng thành đến khi đủ kích cỡ để thu hoạch. Điều này đồng nghĩa với việc 40% cá còn lại sẽ chết trước khi trưởng thành.

Cá da trơn thường xuyên phải đối mặt với các bệnh nhiễm trùng do môi trường nuôi ẩm ướt, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi khuẩn. Khi nuôi cá với mật độ dày, bệnh dễ dàng lây lan nhanh chóng giữa các cá thể.

Khi một con cá chết nổi lên trên mặt nước, đó là dấu hiệu báo động rằng tất cả các con cá khác bên dưới cũng đang gặp nguy hiểm từ mầm bệnh.

Để ngăn chặn tình trạng này, nhiều chủ trang trại đã không ngần ngại pha trộn thuốc kháng sinh vào thức ăn của cá. Tuy nhiên, điều này có thể để lại dư lượng thuốc trong sản phẩm, đồng thời làm tăng khả năng kháng thuốc của vi khuẩn.

Trước vấn đề này, nhóm các nhà khoa học tại Đại học Auburn đã nảy ra ý tưởng: Tại sao không thử chỉnh sửa gen của cá da trơn để chúng có thể chống lại bệnh tật?

Nhưng làm thế nào để thực hiện điều này?

Giải pháp hợp lý là tìm một loài cá nước ngọt có sức đề kháng cao và chuyển gen của chúng sang loài cá da trơn yếu ớt. Và cá sấu chính là ứng viên lý tưởng cho điều này.

Tiêm gen cá sấu vào cá nheo, nhưng không cho chúng sinh sản

" Về lý thuyết, việc biến đổi gen cá da trơn để trang bị cho chúng khả năng chống lại bệnh tật có thể giúp giảm thiểu chất thải và hạn chế tác động tiêu cực đến môi trường từ hoạt động nuôi cá. Chúng tôi đã thử thực hiện điều này, đưa gen cá sấu vào bộ gen của cá nheo Mỹ ", tiến sĩ Dunham chia sẻ.

Gen cá sấu mà tiến sĩ Dunham sử dụng được thu thập từ loài cá sấu mõm ngắn Trung Quốc. Gen này mã hóa cho một loại protein đặc biệt tên là cathelicidin, có khả năng kháng khuẩn—giúp bảo vệ cá sấu khỏi nhiễm trùng sau những trận chiến với đồng loại.

Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã thử đưa gen này vào cá nheo để kiểm tra xem liệu chúng có thể chống lại các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn hay không.

Tuy nhiên, để thí nghiệm được phê duyệt, tiến sĩ Dunham và các cộng sự phải tuân thủ một yêu cầu từ Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ. Đó là những con cá nheo được biến đổi gen sẽ không được phép sinh sản.

Đúng vậy, chúng không được phép có con. Các quan chức Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ lo ngại rằng nếu tạo ra một loài cá nheo đột biến, chúng có thể trở thành những con 'siêu cá' nếu vô tình thoát ra ngoài tự nhiên.

Những con cá siêu này có thể gây ra thảm họa môi trường vì chúng sẽ dễ dàng chiếm ưu thế trong cuộc cạnh tranh với các loài cá khác. Với khả năng sinh sản vượt trội, chúng sẽ lan rộng không thể kiểm soát, kể cả khi có sự can thiệp của con người.

Để ngăn chặn điều này, tiến sĩ Dunham đã thảo luận với phó giáo sư Baofeng Su, một chuyên gia di truyền tại Đại học Auburn. Baofeng đã đề xuất sử dụng công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR để chèn gen cathelicidin từ cá sấu Trung Quốc vào đoạn gen điều khiển hormone sinh sản ở cá nheo Mỹ.

Kết quả sẽ là việc vô hiệu hóa gen sản xuất hormone sinh sản. " Chúng tôi đang cố gắng giải quyết hai vấn đề cùng lúc. Nếu không có hormone sinh sản, cá nheo sẽ không thể sinh sản được. " tiến sĩ Dunham giải thích.

Điều này là gì vậy?

Tiến sĩ Greg Lutz, một chuyên gia di truyền học từ Đại học bang Louisiana, khi nghe về ý tưởng này, đã không thể tin nổi mà thốt lên: " Điều này là gì vậy? Ai lại nghĩ đến việc tiêm gen cá sấu vào cá da trơn? ".

Mặc dù là một chuyên gia có nhiều năm kinh nghiệm trong ngành thủy sản, sau khi đọc bài báo trên biorxiv, tiến sĩ Lutz đã hiểu được lý do tại sao các nhà khoa học ở Auburn lại thực hiện thí nghiệm này.

Theo báo cáo của nhóm nghiên cứu do tiến sĩ Dunham đứng đầu, sau khi được tiêm gen cathelicidin từ cá sấu Trung Quốc, những con cá nheo Mỹ đã thực sự cải thiện khả năng chống lại bệnh tật.

Khi được thả vào bể nước có chứa hai loại vi khuẩn có thể gây nhiễm trùng và làm chết cá nheo, tỷ lệ sống sót của những con cá nheo biến đổi gen đã tăng gấp 5 lần so với những con cá không qua chỉnh sửa.

Tiến sĩ Dunham cho biết rằng những con cá nheo mang gen biến đổi này đều bị vô sinh, vì gen sản xuất hormone sinh sản của chúng đã bị vô hiệu hóa. Điều này đảm bảo rằng chúng chỉ có thể sống sót trong một thế hệ, ngay cả khi thoát ra khỏi môi trường nuôi cấy trong phòng thí nghiệm.

Tiến sĩ Lutz nhận xét rằng cá nheo biến đổi gen này có triển vọng lớn trong việc ứng dụng thực tiễn.

" Từ lâu, việc phát triển những loài cá có khả năng chống lại bệnh tật đã là một mục tiêu quan trọng của ngành thủy sản. Chỉnh sửa gen để đạt được điều này sẽ giúp giảm thiểu lượng chất thải từ các trang trại nuôi cá," ông chia sẻ.

"Về lý thuyết, cá có khả năng kháng bệnh sẽ cần ít tài nguyên và tạo ra ít chất thải hơn trong quá trình nuôi trồng."

Liệu cá biến đổi gen có thể ăn được không?

Đây chính là mục tiêu cuối cùng trong nghiên cứu này. Các nhà khoa học đã tạo ra một loài cá da trơn mang gen kháng bệnh của cá sấu, với hy vọng sẽ tăng năng suất nuôi trồng và phục vụ cho nhu cầu thực phẩm của con người.

Tuy nhiên, để một loài cá da trơn biến đổi gen được cấp phép làm thực phẩm tại Mỹ, con đường này có thể sẽ rất dài và phức tạp.

Hiện tại, loại cá biến đổi gen duy nhất được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA) của Mỹ chấp thuận là cá hồi AquAdvantage. Loại cá này được bổ sung gen từ một loài cá hồi khác, giúp chúng có kích thước lớn hơn và nhiều thịt hơn cá hồi thông thường.

Cá hồi AquAdvantage đã được cấp phép bán tại thị trường Mỹ vào năm 2021, sau 26 năm nộp hồ sơ và không ngừng chứng minh tính an toàn của AquaBounty, công ty đã thực hiện chỉnh sửa gen cho loài cá này.

Tuy nhiên, giả sử rằng cá nheo và các loài cá da trơn mang gen cá sấu được cấp phép bán ra thị trường, câu hỏi đặt ra là: Liệu có ai sẽ ăn chúng không?

Tiến sĩ Dunham tin rằng điều này hoàn toàn an toàn. Khi cá được nấu chín, protein do gen cá sấu tạo ra sẽ mất đi hoạt tính sinh học, do đó không gây ra bất kỳ rủi ro nào cho người ăn.

" Thực tế, rất nhiều người vẫn ăn thịt cá sấu mà ", tiến sĩ Dunham nói. " Tôi sẽ không ngần ngại ăn những con cá này đâu. "

Dù vậy, tiến sĩ Lutz lo ngại rằng một số người có thể cảm thấy không thoải mái với ý tưởng ăn một loài cá da trơn mang gen cá sấu. " Tôi chắc chắn sẽ có người lo lắng rằng loài cá này sẽ mọc hàm răng to như cá sấu và quay lại tấn công con người, chứ đừng nói đến chuyện họ ăn chúng. ", ông nói.

Tuy nhiên, vì gen chuyển từ cá sấu Trung Quốc không ảnh hưởng đến ngoại hình của cá da trơn, những lo lắng này chỉ là một tưởng tượng khá thú vị mà thôi.